[发明专利]一种提高淀粉基水凝胶透明度的方法

说明书

本发明涉及一种提高淀粉基水凝胶透明度的方法，属于生物高分子水凝胶技术领域。其方法是将天然淀粉进行糊化处理后，利用正丁醇‑异戊醇重结晶法分离成直链淀粉和支链淀粉两个组分，然后可按任意比例混合，在引发剂引发下与亲水性单体进行接枝共聚，再经适度交联，获得透明淀粉基水凝胶；与直接以原淀粉为原料在同样条件下合成的水凝胶相比，透光率从原淀粉的不足2%大幅提升至80%以上，本发明通过改变淀粉原料中直链淀粉和支链淀粉的比例来达到提高水凝胶透明度和稳定性的目的，在提高水凝胶透明度的同时并不会降低水凝胶的吸水性能，方法简单易行，成本低廉，效果显著。

技术领域

本发明涉及生物高分子水凝胶技术领域，尤其涉及一种提高淀粉基水凝胶透明度的方法。

背景技术

水凝胶是一种新型软材料，由于其独特的结构和性能，在许多行业有着非常广泛的应用前景，可以应用在一系列现代技术中，包括组织工程、药物输送、创伤敷料、生物医学设备、疾病诊断与治疗等生物医学工程领域、可拉伸/生物集成电子和软机器人等。开发多功能水凝胶是当前材料学研究的热点之一。

天然淀粉由直链淀粉和支链淀粉组成，在天然淀粉中直链淀粉一般占16%～26%，易溶于温水，溶解后粘度较低，其余的则为支链淀粉，需要加热后才能够溶解，形成的溶液粘度较大。但是溶解的直链淀粉在放置过程中会形成双螺旋结构，从而导致淀粉分子的重新聚集和沉淀，这在水凝胶的制备中是不希望出现的。特别是应用于比色领域时，更要求水凝胶应该具有较高的透明度从而不影响对颜色结果的判断。

 淀粉由于含有大量羟基，非常容易形成氢键，且由于直链淀粉的存在，容易老化重新形成结晶，影响淀粉基水凝胶的透明性。陈正行教授团队利用淀粉酶处理支链淀粉，处理后的支链淀粉显示出一些直链淀粉样的特性，再与棕榈酸钠进行复合，可以抑制直链淀粉的回生，从而防止制备的纳米水凝胶变浑浊（Hao Zhang, et al. Amylopectin-SodiumPalmitate Complexes as Sustainable Nanohydrogels with Tunable Size andFractal Dimensions, Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2020, 68, 12,3796–3805）。但该技术要同时进行酶处理和棕榈酸钠复合处理，较为复杂。

发明内容

针对现有技术中缺陷与不足的问题，本发明提出了一种提高淀粉基水凝胶透明度的方法，得到的淀粉基水凝胶的透光率相对于直接以天然淀粉为原料制备的水凝胶的透光率大幅度提高；透明性可以长期稳定保持且不会降低水凝胶原有的高吸水溶胀性能，方法简单易行，成本低廉，效果显著。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种提高淀粉基水凝胶透明度的方法，包括如下步骤：

步骤一：将天然淀粉溶于氢氧化钠溶液中，通过加热煮沸使其充分糊化，冷却后用稀盐酸中和，再利用正丁醇-异戊醇重结晶法将淀粉分离成直链淀粉和支链淀粉两个组分；

步骤二：取直链淀粉和支链淀粉混合，其中支链淀粉含量在75%-85%，加入纯水调成糊状，边搅拌边向其中滴加强碱性溶液，至淀粉完全溶解；

步骤三：向上述溶液中依次加入步骤二中所用淀粉质量的2-20倍的亲水性单体、0.05wt%-0.55wt%的引发剂和0.01wt%-0.06wt%的交联剂，搅拌均匀；

步骤四：向步骤三的反应液中补水，使淀粉质量浓度为0.8wt%-5wt%，且同时控制淀粉与亲水性单体的总质量浓度为10wt%-25wt%；

步骤五：将步骤四的反应液先真空脱去气泡，再密封后置于恒温水浴中反应，即得透明淀粉基水凝胶。

进一步的，所述步骤五中的水浴温度为60℃-85℃，水浴反应时间为0.5-10h。